Drei wichtige Punkte eines Oszilloskops: Bandbreite, Abtastrate und Speichertiefe
Bandbreite, Abtastrate und Speichertiefe sind die drei wichtigsten Indikatoren für digitale Oszilloskope. Obwohl Ingenieure mit der Bandbreite von Oszilloskopen vertraut sind und Wert auf sie legen, werden Abtastrate und Speichertiefe bei der Auswahl, Bewertung und Prüfung von Oszilloskopen häufig übersehen. Der Zweck dieses Artikels besteht darin, Ingenieuren dabei zu helfen, die wichtigen Eigenschaften der beiden Indikatoren Abtastrate und Speichertiefe und ihre Auswirkungen auf tatsächliche Tests besser zu verstehen, indem die relevanten Theorien zu Abtastrate und Speichertiefe in Kombination mit gängigen Anwendungen kurz vorgestellt werden. Es hilft uns auch, die Kompromisse bei der Auswahl eines Oszilloskops zu verstehen und das richtige Konzept für die Verwendung eines Oszilloskops zu entwickeln.
Bevor wir uns mit den damit verbundenen Konzepten der Abtastung und Speicherung befassen, wollen wir uns zunächst ansehen, wie ein digitales Speicheroszilloskop funktioniert.
Das Eingangsspannungssignal wird über die Kopplungsschaltung an den Front-End-Verstärker gesendet, und der Front-End-Verstärker verstärkt das Signal, um die Empfindlichkeit und den Dynamikbereich des Oszilloskops zu verbessern. Das vom Verstärker ausgegebene Signal wird von der Abtast-/Halteschaltung abgetastet und vom A/D-Wandler digitalisiert. Nach der A/D-Umwandlung wird das Signal digitalisiert und im Speicher abgelegt. Der Mikroprozessor verarbeitet die digitalisierte Signalwellenform im Speicher. Die entsprechende Verarbeitung wird durchgeführt und auf dem Display angezeigt. So funktioniert ein digitales Speicheroszilloskop.
Abtastung, Abtastrate
Wir wissen, dass Computer nur diskrete digitale Signale verarbeiten können. Das Hauptproblem, das auftritt, nachdem das analoge Spannungssignal in das Oszilloskop gelangt, ist die Digitalisierung (Analog-/Digital-Umwandlung) des kontinuierlichen Signals. Im Allgemeinen wird der Prozess von kontinuierlichen Signalen zu diskreten Signalen als Abtastung bezeichnet. Kontinuierliche Signale müssen abgetastet und quantisiert werden, bevor sie von Computern verarbeitet werden können. Daher ist die Abtastung die Grundlage für die Wellenformberechnung und -analyse durch digitale Oszilloskope. Durch Messen der Spannungsamplitude einer Wellenform in gleichen Zeitintervallen und Umwandeln der Spannung in digitale Informationen, die durch einen 8-Bit-Binärcode dargestellt werden, ist dies die Abtastung eines digitalen Speicheroszilloskops. Je kleiner das Zeitintervall zwischen den Abtastspannungen ist, desto näher ist die rekonstruierte Wellenform am Originalsignal. Die Abtastrate ist das Abtastzeitintervall. Wenn die Abtastrate des Oszilloskops beispielsweise 10G-mal pro Sekunde (10GSa/s) beträgt, bedeutet dies, dass alle 100 ps eine Abtastung durchgeführt wird.
